Utilizzo degli EFFECTIVE MICROORGANISMS, UN MODO SOSTENIBILE DI FARE AGRICOLTURA
L’utilizzo degli Effective Microorganisms (EM), può garantire un incremento della fertilità del suolo e un riequilibrio della fauna microbica, che risulta importantissima ai fini dell’assorbimento di nutrienti e di acqua da parte delle piante. Protocolli innovativi che prevedono l’utilizzo in sinergia di microrganismi EM e film protettivi, possono ridurre l’utilizzo di fitosanitari di sintesi in maniera sensibile, ottenendo ottima qualità del prodotto, riduzione dell’incidenza di malattie, velocità d’intervento e un impatto minore sulla salute dell’uomo e dell’ambiente.
Conoscere i biofertilizzanti
La parola “biostimolante” o biofertilizzante sembra essere stata coniata per descrivere quelle sostanze che promuovono la crescita delle piante senza essere nutrienti, ammendanti o agrofarmaci. Un biostimolante vegetale, per du Jardin (2015) è «qualsiasi sostanza o microrganismo applicato alle piante allo scopo di migliorare l’efficienza nutrizionale, la tolleranza agli stress abiotici e/o gli aspetti della qualità del raccolto, indipendentemente dal suo contenuto di nutrienti» [1] [2]. Nel nuovo Reg. (UE) 2019/1009 i biofertilizzanti vengono definiti come prodotti fertilizzanti con la funzione di stimolare i processi nutrizionali delle piante indipendentemente dal tenore di nutrienti del prodotto, con l’obiettivo di migliorare alcune caratteristiche delle piante e della rizosfera, come:
• efficienza d’uso dei nutrienti;
• tolleranza agli stress abiotici;
• miglioramento delle caratteristiche qualitative;
• migliore la disponibilità di nutrienti contenuti nel suolo o nella rizosfera [3].
I biofertilizzanti possono quindi migliorare le rese delle piante dal 10 fino al 40%, in particolare sostanze contenenti microrganismi quando applicate al suolo, a un seme o alle superfici delle piante, colonizzano la rizosfera, promuovono la crescita delle piante e aumentano la fornitura e la disponibilità di sostanze nutritive, riducendo lo sviluppo di patologie [4]. I fitosanitari chimici hanno un sensibile impatto a livello ambientale, oltre ad essere potenzialmente dannose per il benessere animale e umano con il passare del tempo [5]. Per questo motivo aumentare l’arsenale di inoculanti microbici come i rizobatteri promotori della crescita delle piante (PGPR) e i funghi promotori della crescita delle piante (PGPF), migliorare l’applicazione di inoculanti non comuni come estremofili e microalghe, sviluppare biofertilizzanti personalizzati per adattarsi alle condizioni dei campi coltivati e come strumento per il biorisanamento, sono obiettivi importanti che la ricerca sta perseguendo. Le nuove tecnologie molecolari come la metagenomica, la metatranscriptomica, la metaproteomica e la metabolomica rappresentano la chiave per sviluppare la prossima generazione di biofertilizzanti sicuri e funzionali [6].
I microrganismi simbionti e la loro relazione con le piante
Tramite la fotosintesi le piante producono svariate sostanze: zuccheri, aminoacidi, vitamine e nucleotidi, molecole generalmente utilizzate per l’accrescimento o fonte di riserva.Gran parte delle sostanze però vengono rilasciate nella rizosfera sotto forma di essudati radicali. La radice tramite dei trasportatori posti sulle cellule più superficiali assorbe sostanze come azoto, fosforo e zolfo, ma in terreni poveri di nutrienti, dove la competizione per le risorse è agguerrita, l’assorbimento radicale può non bastare e diventare costoso in termini energetici [7]. Entrano allora in gioco le relazioni simbiotiche e che si possono instaurare con i microrganismi del suolo in grado di migliorare l’assorbimento di acqua e nutrienti da parte delle piante grazie alla capacità di esplorare maggiori superfici di suolo. Il rapporto reciproco con un microrganismo simbionte è una strategia per migliorare le rese produttive delle coltivazioni, limitando il possibile utilizzo di fertilizzanti nel rispetto della biodiversità del suolo [8]. Alcuni dati su pomodoro confermano che una pianta “micorrizata” cresce più in fretta e produce più frutti, altri dati su diverse piante frutticole e ornamentali dimostrano un incremento del tenore in minerali, composti aromatici e antiossidanti [9,10,11,12]. La presenza di un microbiota utile svolge inoltre una protezione di difesa, tramite composti difensivi che vengono liberati come ad esempio il 2, 4-diacetilfloro prodotto da alcuni ceppi di Pseudomonas sp. Le difese nella pianta vengono generalmente attivate da al-cune molecole che i funghi micorrizici e i batteri benefici hanno in comune con potenziali nemici, come chitina e peptidoglicani, che mettono in moto il sistema immunitario radicale, fino a quando determinati meccanismi e molecole segnale non permettono di riconoscere l’intruso come benefico [13]. Questa sor-ta di allarme permette poi alla pianta di reagire meglio ai successivi attacchi sia a livello radicale, ma anche sistemico, contro funghi patogeni o insetti parassiti delle foglie. Le molecole maggiormente coinvolte sono l’acido salicilico, l’acido jasmonico e l’etilene. La percezione della pianta da parte del microrganismo avviene tramite dei composti contenuti negli essudati radicali, tra cui i monomeri di cutina [14].
I microrganismi sono presenti in ogni parte del globo e permettono la trasformazione e il risanamento di gran parte dei materiali di scarto
Gli Effective Microorganisms (EM), cosa sono e come applicarli
I microrganismi costituiscono il 15% del nostro peso corporeo e con le loro 1000 specie diverse, colonizzano il nostro intestino riuscendo a farci digerire e assimilare le componenti nutritive. Alcune di queste contribuiscono in maniera importante alla nostra salute, altre ancora a rendere l’aria respirabile, altre costituiscono una risorsa importante per la medicina, il controllo del clima, l’ agricoltura e la produzione di energia. Nel 1982 il dr. Teruo Higa, professore di agronomia ad Okinawa, in seguito a diverse sperimentazioni riguardanti batteri e funghi utilizzabili in agricoltura, coniò il termine Effective Microorganisms (EM). I microrganismi EM comprendono una miscela di colture vive microrganismi, aerobi e anaerobi isolati in natura da suoli fertili che sono utilizzati durante la coltivazione delle piante e possono avere numerosi benefici sugli esseri umani, gli animali e l’ambiente[15,16,17]. I microrganismi EM comprendono batteri lattici, batteri fotosintetici, lieviti e altre tipologie batteriche presenti nei suoli. I batteri dell’acido lattico sono rappresentati da Lactobacillus casei, Lactobacillus planta-rum e Streptococcus lactis. I batteri fotosintetici da Rhodopseudomonas palustrus e Rhodobacter spaeroides. Inoltre sono presenti Saccharomyces cerevisisae, Candida utilis, Streptomyces albus e Streptomyces griseus, Pseudomonas sp., Aspergillus oryzae, Penicillum sp., Mucor hiemalis per un totale di 85 ceppi diversi che svolgono in collaborazione diverse funzioni [18]. I prodotti a base di Effective Microrganisms, visto la molteplicità microbica, possono contenere vari acidi organici, antiossidanti, enzimi e chelati. Gli EM vennero inizialmente selezionati come alternativa ai prodotti chimici nel campo dell’agricoltura, ma ricerche estensive ed esperimenti in campo, ne permisero l’applicazione con successo in altri settori, inclusi la bonifica ambientale, il compostaggio dei rifiuti organici, la riduzione dell’odore dell’allevamento del bestiame e il trattamento delle acque inquinate.[19].
La tecnologia EM viene applicata oggi, con successo in più di 200 paesi del mondo, i risultati più importanti si sono riscontrati soprattutto per quanto riguarda la depurazione delle acque e la bonifica di siti contaminati da metalli pesanti. Numerosi sono inoltre i risultati nel trattamento di compost da riutilizzare in agricoltura, nell’allevamento e difesa delle api [18], nella produzione di bioenergie (metano e bioetanolo), nel compostaggio domestico, nella riduzione degli odori e dei fanghi presenti in discarica. In agricoltura, la principale funzione svolta dai microrganismi EM è quella di incrementare la microfauna del suolo, determinando un aumento delle produzioni in campo e fuori suolo (Tab. 1). I batteri fotosintetici, presenti nei microrganismi EM, sono in grado, infatti, in sinergia con altri microrganismi, di migliorare l’assorbimento dei nutrienti dal suolo e di ridurre l’incidenza delle malattie [19]. Interagiscono con l’ecosistema suolo-pianta controllando i patogeni delle piante e gli agenti di malattia, solubilizzando i minerali, aumentando la disponibilità energetica delle piante, sti-molando il sistema fotosintetico, mantenendo l’equilibrio microbiologico del suolo, fissando l’azoto biologico [18] I microrganismi EM sono in grado di stimolare la crescita delle piante e di solubilizzare gli elementi minerali presenti nel suolo, in particolare calcio (Ca) fosforo (P) e magnesio (Mg). Il Ca influenza molti processi benefici per la pianta: un alto contenuto in Ca determina meno malattie, riduzione dell’attacco da parte di insetti, una migliore conservazione del prodotto [20]. Ricerche riguardanti l’applicazione dei microrganismi EM su diverse piante in coltivazione hanno dimostrato come questi microrganismi a livello agronomico possano influenzare in maniera significativa la germinazione dei semi, la vigoria delle piante, la fotosintesi fogliare, la precocità di fruttificazione, l’altezza delle piante, il numero di frutti. Possono inoltre incrementare a livello di contenuto chimico dei frutti, la vitamina C, gli zuccheri, le proteine, gli aminoacidi, l’azoto fogliare e aumentare la resistenza a diversi stress biotici (Phytopthora, Marciume apicale dei fiori, Diaphania nitidalis, Oidio, Botrite, Nematodi) [22] e abiotici (idrici e salini) [23].
L’utilizzo dei microrganismi EM può quindi garantire un incremento della fertilità del suolo e un riequilibrio della fauna microbica, che risulta importantissima ai fini dell’assorbimento di nutrienti e di acqua da parte delle piante (Fig.4; Fig.5; Fig.6). Protocolli innovativi che prevedono l’utilizzo in sinergia di microrganismi EM e film protettivi come il caolino e la chabasite micronizzata, possono ridurre l’utilizzo di prodotti chimici in maniera sensibile (ad esempio su vite e olivo), ottenendo allo stesso tempo ottima qualità del prodotto, riduzione dell’incidenza di malattie, velocità d’intervento e sicuramente meno impatto sulla salute dell’uomo e dell’ambiente [24].
La seconda parte dell’articolo di DOMENICO PRISA dedicato a “Nuove prospettive sull’uso di biofertilizzanti microbici” e “Conoscere i biofertilizzanti” è pubblicato sul suo blog e su FOOD HUB MAGAZINE
Bibliografia
1. Canellas, L.P., Olivares, F.L., Aguiar, N.O., Jones, D.L., Nebbioso, A., Mazzei, P. & et. al. (2015). Humic and fulvic acid as biostimu-lants in horticulture. Sci. Hortic., 196, 15-27
2. Du Jardin, P. (2015). Plant biostimulants: Definition, concept, main categories and regulation. Scientia Horticulturae, 196, 3-14
3. Kenicer, G., Bridgewater, S. & Milliken, W. (2000). The ebb and flow of scottish seaweed use. Botanical Journal of Scotland, 52(2), 119- 148
4. Yakhin, O.I., Lubyanov, A.A., Yakhin, I.A. & Brown, P.H. (2017). Biostimulants in Plant Science: A Global Perspective. Front. Plant. Sci., 7, 2049
5. Soudani, N.,Toumi, K & and Boukhalfa, H.H. (2022). Estimation of phytosanitary pressure and the environmental impact related to the use of pesticides. Egyptian Journal of Agricultural Research, 100 (2), 184-192
6. Wells, M.L., Potin, P., Craigie, J.S., Raven, J.A., Merchant & et. al.(2017). Algae as nutritional and functional food sources: revisiting our understanding. Journal of applied phycology, 29(2), 949-982
7. Prisa, D. (2018). Italian chabazitic-zeolitite and Effective microor-ganisms for the qualitative improvement of olive trees. Soc. Tosc. Sci. Nat., Mem., Supplemento, 125, 13-17
8. Prisa, D. (2022). Effective Microorganisms Improve Growth and Minerals Content in the Medicinal Plant Bulbine frutescens. Indian Journal of Natural Sciences, 12(70): 37763-37770
9. Prisa, D. (2019). Improvement quality of aubergine plants with effective microorganisms. Asian Academic Research Journal of Multidisciplinary,6(3),1-8
10. Prisa, D. (2019). Improvement Quality and Content of Pepper and Chilli Nitrates Influenced by the Effective Microorganisms. Ameri-can Scientific Research Journal for Engineering, Technology, and Sciences (ASRJETS), 53(1), 176-18
11. Prisa, D. (2022). Soil microbiota and its plant interactions. (IJCRR) International Journal of Current Research and Review – 14(8),40-46
12. Prisa, D. (2019). Germination Of Vegetable And Grassland spe-cies With Micronized chabazitic-Zeolites And Endophytic Fungi. IOSR Journal of Agriculture and Veterinary Science (IOSR-JA-VS),12( 5I)I, 32-37
13. Vessey, J.K. (2003). Plant growth promoting Rhizobacteria as bio-fertilizers. Journal of Plant and Soil. 225(43), 571-86
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15. Prisa, D. (2019). Effective microorganisms for the cultivation and qualitative improvement of onion (Allium cepa L.). World Journal of Advanced Research and Reviews, 02(03), 1-7
16. Prisa, D.(2016). Pcb, Ipa, Furani, Diossine e metalli pesanti nel suolo e nelle acque: Risanamento biologico con i Microrganismi EM. Ecquologia
